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autosar技術(shù)分析報告-wenkub

2023-06-01 12:06:38 本頁面
 

【正文】 的OS應(yīng)用共存在同一處理器中。 靜態(tài)定義的調(diào)度在許多應(yīng)用中需要靜態(tài)定義一組互相關(guān)聯(lián)的任務(wù)的活動。此外,AUTOSAR OS擴展了一些已存在的特性,例如直接通過定時器驅(qū)動計數(shù)器。OSEK OS特別提供了以下特性以支持AUTOSAR:? 固定的基于優(yōu)先級調(diào)度? 處理中斷的功能? 只有中斷有高于任務(wù)的優(yōu)先級? 一些防止錯誤使用OS服務(wù)的保護措施? StartOS()和StartupHook啟動接口? ShutdownOS()和ShutdownHook關(guān)閉接口AUTOSAR OS基于OSEK OS意味著應(yīng)用程序是向后兼容的。OSEK OS是一個事件觸發(fā)的操作系統(tǒng)。因此,AUTOSAR OS只考慮核心特征。在純粹的任務(wù)管理之上,OS中還包含了復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理(例如,流、快速文件系統(tǒng)等)、存儲管理甚至圖形用戶接口。它管理任務(wù)和事件的調(diào)度,不同任務(wù)間的數(shù)據(jù)流,并且提供監(jiān)控和錯誤處理功能。 提供基于優(yōu)先級的調(diào)度策略應(yīng)用與OS和通信層的連接只通過API。例如實時操作系統(tǒng)、錯誤管理器和庫功能。RTE和OS,AUTOSAR COM和其他的基礎(chǔ)軟件模塊(BSW)是VFB(Virtual Functional Bus)概念的實現(xiàn)。RTE是AUTOSAR虛擬功能總線(Virtual Function Bus,VFB)的接口(針對某個特定ECU)的實現(xiàn),因此,它為應(yīng)用程序軟件組件之間的通信提供了基本的服務(wù),同時也便于訪問包含OS的基本軟件組件。它也包含了外部設(shè)備的驅(qū)動。 微控制器抽象層這一層是基礎(chǔ)軟件中的最低一層。簡化模型驅(qū)動的開發(fā),允許使用標準化的AUTOSAR代碼生成工具。因為需要從其它組件供應(yīng)接口需要很多功夫,所以哪怕是很微小的革新,也需要做很多工作。運行時環(huán)境(RTE)功能封裝導(dǎo)致的通信技術(shù)的獨立性。(由新功能引起的)微控制器性能的擴展需求所導(dǎo)致的升級需要(如重新設(shè)計)。浪費在實現(xiàn)和優(yōu)化組件上的努力,而顧客并不承認這些努力的價值。在產(chǎn)品生命周期內(nèi)更好的進行軟件維護可以移植到不同汽車的不同平臺上其主體思想是使得軟件設(shè)計開發(fā)更易于管理,軟件系統(tǒng)更易于移植、裁剪,以及更好的維護性和質(zhì)量保證。因此,無論汽車廠還是部件商都感到軟件的標準化問題。這樣有助于開發(fā)針對于特定硬件體,充分優(yōu)化利用資源而特定設(shè)計的軟件系統(tǒng)。AUTOSAR技術(shù)分析報告(科銀京成:王瑜、余鵬、曾英哲、魯陽、楊寶澤)1. AUTOSAR簡介汽車電子領(lǐng)域的軟件主要屬于嵌入式軟件。這樣的軟件系統(tǒng),是針對于特定硬件和特定應(yīng)用而設(shè)計,其對于硬件資源的充分應(yīng)用,以及軟件本身的執(zhí)行效率無疑是非常高。軟件的可管理性,可重復(fù)使用性,可裁減性,以及質(zhì)量保證等等問題被提上了議程。AUTOSAR組織所提出的目標以及它所關(guān)注的功能領(lǐng)域在下表中列出:項目目標功能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)標準的基本系統(tǒng)功能作為汽車供應(yīng)商的標準軟件模塊更充分的利用“貨價產(chǎn)品”基礎(chǔ)軟件核軟件質(zhì)量的加強。微控制器抽象微控制器能在不需要改變更高軟件層的情況下調(diào)換。通過標準化機制,使得通信更加簡單?;A(chǔ)軟件和模型生成的代碼間缺少清晰的接口。OEM間的模型的可重用性。它包含驅(qū)動,這些驅(qū)動是軟件模塊,用來對μC內(nèi)部設(shè)備和映射了μC外部設(shè)備的內(nèi)存進行訪問。它為訪問外設(shè)提供了API,不管這些外設(shè)的位置(μC內(nèi)部或外部),也不管它們與μC的連接(端口針腳,接口類型)。應(yīng)用程序軟件組件包含獨立于CPU和所處位置的系統(tǒng)軟件。RTE實現(xiàn)了AUTOSAR VFB的接口,從而實現(xiàn)了AUTOSAR軟件組件之間的通信。為應(yīng)用和基本軟件模塊提供基本服務(wù)。AUTOSAR OS的基本特征包括: 提供運行時保護功能(存儲、計時等)但是,在汽車系統(tǒng)中,對操作系統(tǒng)的需求集中在特定領(lǐng)域。汽車OS的典型領(lǐng)域涵蓋了調(diào)度和同步的核心特征。這為基于AUTOSAR的系統(tǒng)的設(shè)計和維護提供了高度的靈活性。為OSEK OS編寫的應(yīng)用程序可以在AUTOSAR OS上運行。AUTOSAR OS提供的API向后兼容于OSEK OS的API。這用于在基于數(shù)據(jù)流的設(shè)計中保證數(shù)據(jù)一致性,與時間觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)同步,保證正確的運行時定相,等等。 監(jiān)控功能監(jiān)控功能在適當?shù)膱?zhí)行階段檢測錯誤,不是在錯誤發(fā)生的時刻。為了防止這些OS應(yīng)用之間意想不到的交互,需要提供保護機制。如果要提供通用的軟件計時,一些補充特性需要添加到AUTOSAR OS。所有服務(wù)都隱藏在良好定義的API之后。 BSW調(diào)度器BSW調(diào)度器是系統(tǒng)服務(wù)的一部分,因此它向所有層次的所有模塊提供服務(wù)。它與AUTOSAR OS調(diào)度器并不沖突。 看門狗管理器,基于應(yīng)用軟件的生存狀態(tài)觸發(fā)看門狗。 在需要時與所謂的資源管理器(例如,通信管理器)協(xié)作,關(guān)閉ECU; 喚醒確認協(xié)議,從“不穩(wěn)定的”喚醒事件中區(qū)分出“真正的”喚醒事件,ECU狀態(tài)管理器的特性和優(yōu)勢包括:分層體系結(jié)構(gòu)方法使得應(yīng)用計時約束和看門狗硬件計時約束分離。 根據(jù)ECU狀態(tài)和硬件性能選擇看門狗模式(Off Mode, Slow Mode, Fast Mode)。包括通信棧的初始化,以及簡單的網(wǎng)絡(luò)管理。 暫時禁止發(fā)送消息以阻止ECU(主動地)喚醒物理通道。 可以強制ECU保持物理通道處于“silent 通信”模式。 診斷服務(wù) 診斷事件管理器診斷事件管理器DEM(Diagnostic Event Manager)是一個子組件,如同AUTOSAR內(nèi)診斷模塊的診斷通信管理器(DCM)和功能禁止管理器(FIM)。定義了可選的過濾服務(wù)。所以,極大地提高了功能在新系統(tǒng)環(huán)境下的適應(yīng)性。FIM服務(wù)關(guān)注SWC的功能,但是并不局限于此。如果禁止條件應(yīng)用于特定標識符,對應(yīng)的功能將不再執(zhí)行。這些關(guān)系在每個FIM中是唯一的。因此,F(xiàn)IM概念和RTE概念不互相干擾。API已經(jīng)定義,但是功能由開發(fā)者根據(jù)特定需求來選擇/實現(xiàn)。另外DCM也處理一些基本診斷服務(wù)。在通信過程中,DCM從PDU(Protocol Data Unit)路由器接收診斷消息。這需要連接到PDU路由器的網(wǎng)絡(luò)無關(guān)接口。當被應(yīng)用觸發(fā)時,通過網(wǎng)絡(luò)傳送診斷響應(yīng)(AUTOSAR SWComponent或DSP)。 存儲棧 存儲服務(wù)存儲服務(wù)由一個NVRAM管理器模塊構(gòu)成,負責(zé)管理非易失性數(shù)據(jù)(從不同存儲驅(qū)動讀/寫)。提供非易失性數(shù)據(jù)管理機制,如保存、加載、校驗和保護和驗證、可靠存儲等。NVRAM管理器進一步將16位邏輯塊號劃分為以下部分:在汽車環(huán)境中,NVRAM管理器提供服務(wù)以根據(jù)各個數(shù)據(jù)的需求來保證數(shù)據(jù)存儲和NV數(shù)據(jù)的維護。為了適用于汽車系統(tǒng)的所有領(lǐng)域,NVRAM管理器需要具有高度的伸縮性(如定義請求隊列的數(shù)目和大小,支持不同的塊管理類型,EEPROM仿真,等等)。以最小的開銷存儲/檢索NV存儲區(qū)。 Dataset NVRAM塊是相同大小數(shù)據(jù)塊(NV/RAM)的陣列。 API配置種類3:所有規(guī)定的API調(diào)用都可用。通過存儲器特有抽象/仿真模塊訪問存儲驅(qū)動(例如EEPROM抽象)。除此之外,它還應(yīng)該提供與EEPROM驅(qū)動相同的功能。內(nèi)存抽象接口抽象于下層FEE和EA模塊的數(shù)目,并向上層提供統(tǒng)一線性地址空間上的虛擬分段。有兩類EEPROM驅(qū)動:它定位在ECU抽象層。閃存驅(qū)動提供了一個內(nèi)置加載器,以加載閃存存取代碼到RAM中,并在需要的時候執(zhí)行寫/擦除操作。有兩類閃存驅(qū)動:外部閃存設(shè)備的驅(qū)動定位在ECU抽象層。 AUTOSAR CANAUTOSAR CAN模型如下圖:上層中唯一能夠訪問CAN驅(qū)動的是CAN接口。CAN接口僅能用于CAN通信,并且是為操作一個或多個底層CAN驅(qū)動而專門設(shè)計。 CAN傳輸層CAN傳輸層是位于PDU路由和CAN接口模塊之間的模塊。因此,CAN傳輸層僅涵蓋了CAN傳輸協(xié)議的細節(jié)。 CAN收發(fā)器驅(qū)動CAN收發(fā)器驅(qū)動負責(zé)處理ECU上的CAN收發(fā)器,依據(jù)的是與整個ECU當前狀態(tài)相關(guān)的總線專用NM的狀態(tài)。 CAN收發(fā)設(shè)備硬件必須提供功能和接口,以映射到AUTOSAR CAN收發(fā)設(shè)備驅(qū)動的運行模式模型上。 AUTOSAR COMAUTOSAR COM層位于RTE和PDU路由器之間。 COM ManagerCOM Manager(COM管理)是基本軟件Basic Software(BSW)的一個組件。COM Manager的目標是:(1)為用戶簡化總線通信棧的使用。(4)控制ECU的一個以上的通信總線通道,這通過為每個通道實現(xiàn)一種狀態(tài)機制來實現(xiàn)。 AUTOSAR COM與OSEK COM的比較 根據(jù)通信部分提供的功能,對比兩者在相同功能上的API,以及兩者各自所特有的API,由于AUTOSAR COM較之OSEK COM,多出了一個COM Manager,即通信管理模塊部分,所以整個AUTOSAR COM Manager為AUTOSAR標準所特有,下面先對兩者的相同功能部分作比較。不同功能及服務(wù)(1)OSEK為IPDU的處理提供一類專門的服務(wù),稱為OSEK間接網(wǎng)絡(luò)管理接口,包含2個API:IPDU傳輸指示(I_MessageTransfer)和IPDU超時指示(I_MessageTimeOut)。下表列出了它所提供的部分API。FlexRay接口必須與所使用的專用FlexRay CC及其通過FlexRay驅(qū)動的訪問無關(guān)。(3)為了訪問FlexRay通信控制器,F(xiàn)lexRay接口使用一個或多個FlexRay驅(qū)動模塊。(7)FlexRay接口提供給上層AUTOSAR BSW模塊的功能如下:A.初始化B.配置/重配置C.數(shù)據(jù)傳送(發(fā)送和接收)D.啟動/停止/中斷通信E.FlexRay專用服務(wù)F.設(shè)置運行模式G.獲取狀態(tài)信息H.各種計時器功能 IPDUMPDU多路技術(shù)是指通過其SDU(Service Data Unit)的一個以上的特定設(shè)計來使用一個PDU(Protocol Data Unit)的相同PCI(Protocol Control Information)。 AUTOSAR LINAUTOSAR LIN的分層體系結(jié)構(gòu)如下圖所示:LIN驅(qū)動能夠處理一個或多個屬于相同LIN硬件單元的LIN通道。LIN接口可以處理一個以上的LIN驅(qū)動。(2)當上層請求到來時,切換調(diào)度表。IO硬件抽象模塊的目標是使數(shù)據(jù)通過RTE來傳輸,而完全不依賴于ECU硬件。模塊IO硬件抽象要提供用于初始化整個IO硬件抽象的模塊。MCAL驅(qū)動的配置依賴于將由IO硬件抽象模塊提供的ECU信號的質(zhì)量。 ADC驅(qū)動ADC驅(qū)動初始化并控制微控制器內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。 信號值結(jié)果的訪問模式 變換處理和交互作用: 在同一時刻,ADC驅(qū)動要管理一個以上的被配置成不同變換模式的組。 如果通道運行于不同的模式(例如,在普通操作時采用持續(xù)的轉(zhuǎn)換模式,在特定時間點的特殊轉(zhuǎn)換時使用單觸發(fā)或者按照命令的轉(zhuǎn)換方式),通道必須被分配給擁有不同操作模式的多個組。 DIO驅(qū)動DIO驅(qū)動提供基于端口和通道的、對內(nèi)部通用I/O斷點的讀和寫訪問。 DIO通道(引腳)因此,在DIO驅(qū)動里面就沒有對該端口結(jié)構(gòu)進行配置和初始化。 SPI 一個一個地修改端口或通道組的輸出通道的等級。理由是:這些DIO驅(qū)動可以被不同的上層處理程序或驅(qū)動程序訪問。GPT驅(qū)動提供了用于啟動和停止硬件計時模塊中的功能計時實例(通道)的服務(wù)。不管是從上一個通知發(fā)生以來的相對時間消耗,還是到下一個通知之間的剩余時間,都可以進行查詢。模式轉(zhuǎn)換服務(wù)將GPT驅(qū)動在普通操作和睡眠模式之間進行轉(zhuǎn)換。它提供了下列特性: 邊緣時間戳ICU驅(qū)動提供以下服務(wù): 邊緣時間戳,可用于獲取非周期的信號因此,時間和節(jié)拍之間的轉(zhuǎn)換是由上層負責(zé)的。MCU驅(qū)動直接訪問微控制器硬件,它位于微控制器抽象層(MCAL)中。 激活微控制器節(jié)電模式 端口驅(qū)動該模塊初始化微控制器的整個端口結(jié)構(gòu)。 SPI 該模塊應(yīng)該提供用于初始化微控制器的整個端口結(jié)構(gòu)的服務(wù)。 該端口驅(qū)動模塊應(yīng)該完成端口結(jié)構(gòu)的全部配置和初始化,該端口結(jié)構(gòu)是用在DIO驅(qū)動模塊中的。否則DIO驅(qū)動會產(chǎn)生未定義的行為。PWM模塊產(chǎn)生有不同脈沖寬度的脈沖。 下列SPI模塊提供基于通道的對SPI總線上的不同設(shè)備的讀、寫和傳輸訪問。SPI設(shè)備通常由所使用的SP
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